一种基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法技术

本发明专利技术涉及一种基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法，包括以下步骤：A.构建制造服务供需匹配超网络模型；B.在任务被实际执行之前，进行初始时刻的制造服务预调度；C.将制造服务动态调度的时间按单位时间单元进行等距连续划分，从t＝1时间单元起，每隔单位时间单元定期生成动态环境并执行超网络的动态更新；D.若超网络发生变化则执行动态调度判断，否则进入下一时间单元或者判断若满足终止条件则结束；E.若当前调度方案被破坏则执行动态再调度，生成新的调度方案。本发明专利技术能够有效反映面向服务的制造系统中的动态环境，并能保证制造服务动态调度的有效性以及参与企业较高的协作可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于面向服务的制造(Service-oriented Manufacturing,SoM)系统中制造服务与制造任务供需匹配与优化配置
，具体涉及一种基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法。
技术介绍
在SoM系统中，各类制造资源和制造能力通过一定的感知与接入、虚拟化、服务化等处理后，以制造服务的形式存在，并可以通过网络被聚合、检索、调用，为社会化的用户提供面向全生命周期的各类应用。同时，产品全生命周期过程中涉及到的所有与生产相关或与产品相关的任务以及其他服务需求，以制造任务的形式存在，这些制造任务需要调用不同的生产相关或产品相关的制造服务来完成。SoM系统中的供需匹配即是制造任务与制造服务之间的映射。这种映射关系除了体现一般供需数量的匹配之外，更包括在供需对象功能匹配基础上进行的制造服务按需优选、组合、调度等一系列流程操作。同时，SoM系统中的供需匹配体现了制造执行过程中具有的持续性，因此其匹配同时包括静态预调度和动态再调度的双重决策。目前研究制造资源/服务的供需匹配与调度的方法有：基于模板的方法、基于流程驱动的方法、基于人工智能和规划的方法、基于供应链的方法、基于图论的方法等。然而，这些研究大部分主要针对某时刻的供需匹配问题进行研究并给出方案，而针对资源服务和任务需求同时不确定或者动态变化情况下的供需动态匹配，当前研究不足。同时由于制造的社会化，使得供需规模不断扩大，简化的数学模型已无法满足实际需求。为解决以上问题，实现SoM系统中制造服务与制造任务的供需匹配与优化配置，本专利技术首先构建了制造服务供需匹配超网络模型，在此基础上研究了动态环境下的制造服务动态调度方法。
技术实现思路
本专利技术的目的：本专利技术涉及的基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法，能够有效反映面向服务的制造系统中的动态环境，并能保证制造服务动态调度的有效性以及参与企业的较高的协作可靠性。其为一种能够反映制造服务与制造任务供需间的映射对应关系的供需匹配超网络模型的构建方法，以及在制造协作和服务执行过程中面对超网络模型多种动态操作时的制造服务动态调度方法。该专利技术能有效反映面向服务的制造系统中的动态环境，并能保证制造服务动态调度的有效性以及参与企业的较高的协作可靠性。本专利技术采用的技术方案为：一种基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法，包括步骤：A：将提交至面向服务的制造(Service-oriented Manufacturing,SoM)系统中的制造服务和制造任务抽象成网络节点，将不同制造服务之间和不同制造任务之间的各种关联关系抽象成网络中的边，分别构建制造服务网络模型和制造任务网络模型；将制造服务与制造任务之间的可匹配关系抽象成制造服务网络与制造任务网络之间的超边，最终构建制造服务供需匹配超网络(manufacturing service supply-demand matching hypernetwork,Matching_Net)模型，即制造服务供需匹配超网络Matching_Net模型由制造服务网络、制造任务网络以及两层网络间的超边集合三部分组成；此外若任务节点与多个服务节点具有可匹配关系，则该任务节点与这些服务节点间的超边构成了该任务节点的超边集合；B：在任务被实际执行之前，提取Matching_Net模型中各个任务节点对应的超边集合以及提取各个超边对应的可靠性与效用值，根据面向不确定任务的制造服务预调度的目标函数，进行初始时刻t＝0的制造服务预调度，得到当前时刻最优执行方案。将制造服务动态调度的时间按单位时间单元Δt进行等距连续划分，t＝0时刻预调度得到的执行方案在之后的时间单元内进行执行；所述面向不确定任务是指任务需求的可执行时间区间确定，但实际执行时间区间不确定；C：从t＝0直至结束的所有时间单元内，根据当前时间单元的开始时刻所决定的方案进行执行，并且Matching_Net模型以一定的概率在当前时间单元发生动态操作，从t＝1时间单元的开始时刻起，每隔单位时间单元Δt，定期判断前一时间单元内是否发生了动态操作，若发生了动态操作则更新Matching_Net模型，并进入步骤D，若没有发生动态操作则继续判断是否满足终止条件以决定下一步操作；D：判断更新后的Matching_Net模型是否破坏了前一时间单元的执行方案，若执行方案遭到破坏则进入步骤E，若执行方案没有遭到破坏则继续判断是否满足终止条件以决定下一步操作；E：提取更新后的Matching_Net模型中各个任务节点对应的超边集合以及提取各个超边对应的可靠性与效用值，并对可靠性与效用值进行衰减处理，然后实施再调度，遭到破坏的执行方案被修复或新的执行方案生成之后，进入步骤C。所述构建的制造服务网络模型为S_Net＝<S,ES>，其中S表示的服务节点集合可被描述为S＝{s1,s2,…,si,…,sn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法，其特征在于包括步骤如下：A：将提交至面向服务的制造(Service‑oriented Manufacturing,SoM)系统中的制造服务和制造任务抽象成网络节点，将不同制造服务之间和不同制造任务之间的各种关联关系抽象成网络中的边，分别构建制造服务网络模型和制造任务网络模型；将制造服务与制造任务之间的可匹配关系抽象成制造服务网络与制造任务网络之间的超边，最终构建制造服务供需匹配超网络(manufacturing service supply‑demand matching hypernetwork,Matching_Net)模型，即制造服务供需匹配超网络Matching_Net模型由制造服务网络、制造任务网络以及两层网络间的超边集合三部分组成；此外若任务节点与多个服务节点具有可匹配关系，则该任务节点与这些服务节点间的超边构成了该任务节点的超边集合；B：在任务被实际执行之前，提取Matching_Net模型中各个任务节点对应的超边集合以及提取各个超边对应的可靠性与效用值，根据面向不确定任务的制造服务预调度的目标函数，进行初始时刻t＝0的制造服务预调度，得到当前时刻最优执行方案；将制造服务动态调度的时间按单位时间单元Δt进行等距连续划分，t＝0时刻预调度得到的执行方案在之后的时间单元内进行执行；所述面向不确定任务是指任务需求的可执行时间区间确定，但实际执行时间区间不确定；C：从t＝0直至结束的所有时间单元内，根据当前时间单元的开始时刻所决定的方案进行执行，并且Matching_Net模型以一定的概率在当前时间单元发生动态操作，从t＝1时间单元的开始时刻起，每隔单位时间单元Δt，定期判断前一时间单元内是否发生了动态操作，若发生了动态操作则更新Matching_Net模型，并进入步骤D，若没有发生动态操作则继续判断是否满足终止条件以决定下一步操作；D：判断更新后的Matching_Net模型是否破坏了前一时间单元的执行方案，若执行方案遭到破坏则进入步骤E，若执行方案没有遭到破坏则继续判断是否满足终止条件以决定下一步操作；E：提取更新后的Matching_Net模型中各个任务节点对应的超边集合以及提取各个超边对应的可靠性与效用值，并对可靠性与效用值进行衰减处理，然后实施再调度，遭到破坏的执行方案被修复或新的执行方案生成之后，进入步骤C。...

【技术特征摘要】
1.一种基于超网络的制造服务供需匹配与动态调度方法，其特征在于包括步骤如下：A：将提交至面向服务的制造(Service-oriented Manufacturing,SoM)系统中的制造服务和制造任务抽象成网络节点，将不同制造服务之间和不同制造任务之间的各种关联关系抽象成网络中的边，分别构建制造服务网络模型和制造任务网络模型；将制造服务与制造任务之间的可匹配关系抽象成制造服务网络与制造任务网络之间的超边，最终构建制造服务供需匹配超网络(manufacturing service supply-demand matching hypernetwork,Matching_Net)模型，即制造服务供需匹配超网络Matching_Net模型由制造服务网络、制造任务网络以及两层网络间的超边集合三部分组成；此外若任务节点与多个服务节点具有可匹配关系，则该任务节点与这些服务节点间的超边构成了该任务节点的超边集合；B：在任务被实际执行之前，提取Matching_Net模型中各个任务节点对应的超边集合以及提取各个超边对应的可靠性与效用值，根据面向不确定任务的制造服务预调度的目标函数，进行初始时刻t＝0的制造服务预调度，得到当前时刻最优执行方案；将制造服务动态调度的时间按单位时间单元Δt进行等距连续划分，t＝0时刻预...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶飞，程颖，戚庆林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11